污染水体原位生物修复技术的探索及应用.doc

污染水体原位生物修复技术的探索及应用奚健1 李晓粤2 施怀荣1(1.上海巨景生物科技有限公司,上海 201702，2.河北工程技术高等专科学校，河北 沧州 061001)摘要：人类生活生产活动造成水体污染和淡水资源短缺,对受污染的江河湖库水体进行修复，已成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。针对受污染河流、湖泊等大水体的特点和治理技术工程实施的可行性，采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文重点介绍了生物复合酶污水净化剂的作用机理及工程实践。生物复合酶能迅速提高水体的复氧功能，消除水体及底泥的黑臭现象。生物复合酶技术在污染水体的原位修复治理和底泥修复中推广应用前景广阔。关键词：生物复合酶，污染水体，原位生物修复，应用水是人类的生命线，是构成所有生物体的必要成份，是人和其他生物繁衍生存的基本条件。水也是最重要的工农业生产资源，是生态环境中最活跃、最重要的因素，构成生态循环的基础。人类生活生产活动改变了天然水体的物理、化学或生物学的组成性质，其直接结果是造成水体污染和淡水资源短缺。水体污染又制约了社会经济的可持续发展，影响了人民群众的身体健康。所以，对受污染的江河湖库水体进行修复，已成为社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。目前，污染水体的修复技术主要有截污技术、底泥疏浚和底泥覆盖技术、人工曝气富氧技术、人工岸边植被技术、清水冲污技术和生物修复技术等，但采取截污、底泥疏浚和覆盖、曝气富氧、清水冲污以及岸边植被缓冲带的建设等在某种程度上都属于辅助治理手段，不能彻底改善水质，而生物修复技术则是最具发展前景的水体修复技术。生物修复技术是利用特定的生物（植物、微生物或原生动物）吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态效应恢复1,4。目前，生物修复技术被划分原位微生物修复和异位生物修复两种。原位生物修复技术是在受污染区域直接进行污染水体的原位处理，不需要搬运或输送污染水体(包括底泥和岸边受污染的土壤)，直接采用微生物、酶与载体的自固定化技术对污染水体就地处理的净化处理。此类技术在保证原有水体功能的同时实现了水质的净化处理，为被污染的水体提供了一个可靠的、卓有成效的修复方法，具有治理费用低、环境无影响、最大程度降解污染等特点。异位生物修复则需把污染介质（土壤、水体）搬动或输送到它处进行生物修复处理2。针对受污染河流、湖泊等大水体的特点和治理技术工程实施的可行性，采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文将重点介绍生物复合酶污水净化剂在污染水体原位生物修复技术领域的开发及应用。1生物复合酶污水净化剂作用机理1.1 生物复合酶污水净化剂产品特征生物复合酶污水净化剂是一种含多种生物酶、表面活性剂以及多种营养元素的液态修复剂，在美国去除河流黑臭中应用很多。我们上海巨景生物科技有限公司在引进美国高科技公司研发生产的生物复合酶技术产品基础上，自主研发了相关的应用技术及配套设施，从而在中国形成了一流的水环境保护生物修复治理技术体系。该技术可以克服传统治理的诸多不足，采用“原位修复、标本兼治”的治理方法，不但可以使水质迅速达标而且同时还赋予了已被治理过的水质可以使其不断自检并使其保持清洁的功能。此项技术的主要产品包括：（1）生物复合酶（BZ）生物复合酶是一种结合多种酶类、非离子型表面活化剂、蛋白质和无机营养物的生物激活剂，它通过激活和提高土著微生物种群的生理活性，增强水体的自净能力，促进水环境良性生态系统的建立，从而改善水体。由于它不含任何菌体，是生物酶的组合体，所以具有以下特点：一步脱去氨氮、亚硝基氮、硝基氮。分解不溶于水的油性污染物和其它水溶性物质中的碳。原位处理，迅速降低COD、BOD5、氨氮等污染指标，恢复水生生物多样性。快速有效地促进污染水体由黑臭缺氧状态向良性富氧的生态系统转变。治理成本较低。无毒、无公害、绿色环保，不产生二次污染和污染物转移等环境问题。（2）生物水净化剂（WCA）生物水净化剂是一种含99%的芽孢杆菌的粉粒状微生物制剂，是一种无公害、无污染、无激素的绿色环保产品,它含有六种不同的细菌小种，能发挥氧化、氨化、硝化等作用，能将河道中的污秽物如有机污染物、过量氨氮等，进行生物性降解，消解有机废物，净化水质。该产品具有以下特点：消耗水藻生长所需氮源，抑制水藻形成，提高水体能见度。降解有机物，消除河道底部污泥、消除异味。将水中含氮有机物经分解及氮素的转化等反应使氨态氮、硝态氮减少，达到无臭味，提高水体自身净化能力。1.2 生物复合酶污水净化剂工作原理生物复合酶污水净化剂能刺激加速微生物的反应，促进污水中的大分子化合物分解成小分子化合物，同时释放出结合氧，增强水体复氧功能，这些简单化合物又很容易被微生物所利用，在有机物被降解的同时，又有利于细菌的多样性，提高细菌的活性和繁殖能力，达到一种微生态平衡。在大多数环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程，但该进程很慢，其原因是溶解氧（或其它电子受体）、营养盐的缺乏，而另一个限制因子是有效微生物常常生长缓慢。生物复合酶可有效地刺激和加速自然的生物反应，激发土著微生物的活性，加速微生物的生长和繁殖，同时对浮游生物和环境无害。从而可以快速有效地促进受污染水体向良性生态系统演替，使得水体中的DO得以恢复，COD、BOD5、NH3-N等污染指标迅速下降，水体的黑臭、异味现象得以快速消除。生物复合酶还可有效地促进有机物在水体中乳化和溶解，直接攻击水体中污染物。生物复合酶不仅能够应用于好氧环境，也可应用于厌氧环境，水体中无机还原性物质主要有H2S、HS-、FeS2 等，在生物复合酶的催化作用下，硫细菌将还原性物质氧化，从氧化中获取能量。1.3 生物复合酶污水净化剂治理目标及适用条件采用生物复合酶污水净化剂对污染水体进行原位生物修复的方法是：根据污水库容量和污染物总量以及外源生活污水和工业废水的排放量确定生物复合酶的投加剂量和投加方式，其工作流程包括：考察污染水体，分析污水库容量和污染物总量，制定修复计划、确定生物复合酶投加剂量和投加方式的工作流程；建立操作平台，确定进入修复强化期、修复巩固期和修复维护期的工作流程。该技术分期治理治理目标为：(1)第一年修复强化期。消除水体黑臭，清除水体油污，根除水体富营养化，通过治理的原水体可以用于城市景观用水、工业用水和农业用水。同时消除河道底泥黑臭，快速培养底栖生物群，恢复生物多样化，为底泥恢复其活性打下了基础。使河道的水质主要指标达到类水标准。修复强化期分三个阶段来实施：强化治理阶段，需持续工作2至3个月的时间，根据水质污染程度不同，每天投加生物复合酶，加速降解河道水体及底泥中有机物的分解，转化无机营养盐；在此基础上，对水体进一步修复；调整修复阶段，需持续工作3至4个月的时间，每周投加生物水净化剂；平稳修复阶段，需持续工作6个月的时间，根据水体的变化不定时地投加生物复合酶与生物水净化剂，投加量根据水质变化的实际情况控制其用量。维护底泥及水体中微生物的活性及有效生物量。(2)第二年修复巩固期。使底泥恢复活性，达到河道自净能力。在治理水体中培养了大量的原始生物，使水体进入了一个良性循环状态。无需人为的种植水生动植物。(3)第三年修复维护期。巩固上述各项成果，维护好上述各项指标。本公司研发的生物复合酶污水净化剂产品的优点是：通过恢复水体的自净能力来治理污水，恢复自然生态环境；由于生物复合酶不含微生物，对水体无毒，因而生态风险低；修复中无需人工曝气，无需再调配修复剂，现场操作简单，无需复杂昂贵的仪器；综合治理费用低，适合于城市缓流型、封闭型黑臭河道或富营养化河道、以及大面积受污染水域的环境治理。2生物复合酶污水净化剂应用实例从2003年开始我们上海巨景生物科技有限公司采用生物复合酶技术先后对全国数十个省市黑臭、富营养化、蓝藻暴发河湖进行了生物治理，连续五年对北京城市河湖，奥运主要场所水环境进行修复，均得到当地政府，专家一致好评，取得了较好的效果。2.1 北京市小月河生物修复治理工程监 测 项 目治理前（07.6.14）治理后（07.9.6）1pH值7.79.12氨氮65.60.233高锰酸盐指数35.66.94总磷6.590.365总氮70.412.06叶绿素0.21840.03276表2-1 小月河水质报告 mg/l北京市小月河横贯通往08奥运场馆的多条主干道，小月河的水质好坏将关系国际形象。小月河治理段河道长5880米，正常库容7.3万立方米，最大水域面积11万平方米，此河段平时无清水汇入，水体流动性较差，水质一般为劣类，氨氮达到65.6，高锰酸盐指数达到35.6。上游段暗沟出口水体呈黑、灰色，异味较重。经过90天的生物治理后，黑臭消除，水质指标恢复氨氮降为0.23，高锰酸盐指数降为6.9；治理后水体黑臭消除、能见度提高，表观恢复。小月河治理前后水质变化情况见表2-1。2.2 北京市西护城河（二热闸大观园）生物修复治理工程监 测 项 目治理前（05.6.17）治理后（05.8.1）1pH值7.47.32COD9061093氨氮4.3311.54总磷5.111.255叶绿素0.316680.01638表2-2 西护城河河水质报告 mg/l北京市西护城河（二热闸大观园）河段全长约3688米，水域面积12.9万平方米，水体容量13万立方米。治理前，水体呈现严重黑臭现象，每天有一定量的生活污水排入该段河道，白纸坊桥中游COD最高达906。经过40多天的治理，水体黑臭现象基本消除，水质改善明显，白纸坊中游COD降低至109，河道的生态系统结构显著改善。西护城河治理前后水质变化情况见表2-2。2.3 北京市玉渊潭公园樱花小湖生物修复治理项目。北京市玉渊潭公园内樱花小湖面积约为3000平方米，水体容量近4000立方米，水体属于密封型人工湖，湖底是天然泥地，水中主要以人工放养鱼类为主，局部地区种植荷花。湖面四周有大量水华形成，天气炎热时更严重。采用生物复合酶污水净化剂治理樱花小湖的效果明显经过生物修复治理，水质改善明显，水体异味现象消除，“水华”得到有效控制，湖泊的生态系统结构得到明显改善。2.4 北京市西土城河生物治理水体修复底泥治理项目西土城河段全长约3800米，水域面积5.7万平方米，水体容量9.52万立方米，最大容量11.1万立方米。该河段上游污水较多，污染物长期的超负荷排放，使得水体呈黑灰色,淤泥疏松呈黑色，并伴有恶臭，治理后底泥恢复活性呈灰白色。2005年北京水务专家委员会对我公司采用生物复合酶污水净化剂治理北京黑臭水体与防止水华的技术进行了鉴定，会上对该项成果经济效益（每立方米治理价）的论证结论是：在北京用传统的治水方法（把黑臭水抽掉，污泥挖掉填埋，再补清水）每吨水的治理费126元人民币，而采用我公司该项治理技术，每吨水治理费用比传统治理方法要节约90%以上。3结论利用生物复合酶污水净化剂治理污染水体，由于生物修复作用，治理后水体中的有益细菌大量繁殖，有机物含量逐渐降低，藻类逐渐增多，以细菌和藻类为饵料原生动物也大量繁殖，食物链中各种生物与它们的生存环境之间通过能量转移和物质循环，保持生态平衡。同时复合酶激活了土著微生物，内循环供氧系统机能得到了有效开发和利用，溶氧随着紫外光线的强弱和时间的变化而增加或减少，为水体的自净提供了必要的保障。实际修复工程的表观和水质指标情况充分体现了污染水体经过生物复合酶污水净化剂原位生物修复的效果是显著的，水体自净能力已明显增强，复合酶有效地促进了受污染水体向良性生态系统的演替。生物复合酶作为辅助手段甚至核心技术在城市河湖黑臭水体的治理和底泥修复中的推广应用前景广阔,而且在河湖的藻类控制、水产养殖、土壤改良、污染土壤原位修复的应用中有很好的效果。尤其是目前国内水体污染严重且治理经费短缺，利用生物复合酶污水净化剂对已严重污染的河道进行原位生物修复是安全、经济、合理和长效的，并且符合我国的国情和国力。参考文献：1 张甲耀等.生物修复技术研究进展.应用与环境生物学报.1996.2(2):1931962 孙铁珩,周启星.污水生态处理技术体系与展望.院士论坛.24卷4期3 徐亚同,史家墚,张明.污染控制微生物工程.化学